Генерация электрического тока

 Генератор электрического тока

В ос­но­ве яв­ле­ния элек­тро­маг­нит­ной ин­дук­ции лежит воз­ник­но­ве­ние ин­дук­ци­он­но­го тока в кон­ту­ре при из­ме­не­нии маг­нит­но­го по­то­ка, про­ни­зы­ва­ю­ще­го этот кон­тур. Таким об­ра­зом, если со­здать си­сте­му, в ко­то­рой маг­нит­ный поток, про­ни­зы­ва­ю­щий кон­тур, ме­ня­ет­ся по­сто­ян­ным об­ра­зом, то такая си­сте­ма ге­не­ри­ро­ва­ла бы элек­три­че­ский ток непре­рыв­но. При этом со­вер­шен­но неваж­но, про­ис­хо­дит ли дви­же­ние маг­ни­та от­но­си­тель­но кон­ту­ра или дви­же­ние кон­ту­ра от­но­си­тель­но маг­ни­та.

Ма­ши­на, в ко­то­рой маг­нит­ный поток, про­ни­зы­ва­ю­щий кон­тур, ме­ня­ет­ся непре­рыв­но пе­ри­о­ди­че­ским об­ра­зом, при этом ге­не­ри­руя элек­три­че­ский ток, на­зы­ва­ет­ся ге­не­ра­то­ром элек­три­че­ско­го тока.

Рис. 1. Ге­не­ра­тор элек­три­че­ско­го тока

На ри­сун­ке 1 пред­став­ле­на мо­дель ге­не­ра­то­ра пе­ре­мен­но­го тока. В этой мо­де­ли две то­ко­про­во­дя­щие ка­туш­ки (1) за­креп­ле­ны на валу и могут вра­щать­ся между по­лю­са­ми маг­ни­тов (2). Вал со­еди­нен с по­мо­щью ре­мен­ной пе­ре­да­чи (3) с ко­ле­сом (4), ко­то­рое при­во­дит­ся во вра­ще­ние вруч­ную. Дру­гой конец вала имеет сколь­зя­щие кон­так­ты (5) (кон­так­ты с вы­во­да­ми ка­туш­ки). На сколь­зя­щих кон­так­тах воз­ни­ка­ет элек­три­че­ское на­пря­же­ние, при­бли­зи­тель­но рав­ное ЭДС ин­дук­ции. Вра­ща­ю­ща­я­ся часть ге­не­ра­то­ра на­зы­ва­ет­ся ротор, непо­движ­ная – ста­тор.

Рис. 2. Гид­ро­элек­тро­стан­ция

Рис. 3. Теп­ло­элек­тро­стан­ция

 Виды электростанций

По прин­ци­пу пред­став­лен­ной мо­де­ли ра­бо­та­ют все ге­не­ра­то­ры пе­ре­мен­но­го тока, в част­но­сти и самые мощ­ные, ко­то­рые на­зы­ва­ют­ся элек­тро­стан­ци­я­ми. В за­ви­си­мо­сти от спо­со­ба, ко­то­рым при­во­дит­ся во вра­ще­ние ротор элек­тро­стан­ции, они под­раз­де­ля­ют­ся на раз­ные типы. На гид­ро­элек­тро­стан­ци­ях (см. Рис. 2) вра­ще­ние ро­то­ра про­ис­хо­дит за счет энер­гии па­да­ю­щей воды; на теп­ло­элек­тро­стан­ци­ях (см. Рис. 3) – за счет ра­бо­ты во­дя­но­го пара, по­лу­ча­е­мо­го при сжи­га­нии топ­ли­ва; на атом­ных элек­тро­стан­ци­ях (см. Рис. 4) – также за счет ра­бо­ты во­дя­но­го пара, ко­то­рый по­лу­ча­ет­ся из-за вы­де­ле­ния атом­ной энер­гии.

Рис. 4. Атом­ная элек­тро­стан­ция

Одним из пер­вых кон­струк­то­ров гид­ро­элек­тро­стан­ции был ан­глий­ский про­мыш­лен­ник и ин­же­нер Джо­зеф Свон. Он вла­дел по­ме­стьем, по тер­ри­то­рии ко­то­ро­го про­те­ка­ла река. На бе­ре­гу реки ан­гли­ча­нин уста­но­вил во­дя­ное ко­ле­со, ко­то­рое при­во­ди­ло во вра­ще­ние ка­туш­ку, рас­по­ло­жен­ную между двумя боль­ши­ми маг­ни­та­ми. К ка­туш­ке Свон при­со­еди­нил про­во­да и впер­вые в ис­то­рии че­ло­ве­че­ства осве­тил соб­ствен­ный дом элек­три­че­ским све­том.

Из­вест­но, что при про­те­ка­нии элек­три­че­ско­го тока в про­вод­ни­ке вы­де­ля­ет­ся тепло (по за­ко­ну Джо­у­ля – Ленца), сле­до­ва­тель­но, про­ис­хо­дят по­те­ри энер­гии. Если учесть, что между элек­тро­стан­ци­ей и по­тре­би­те­лем про­тя­ги­ва­ют линии элек­тро­пе­ре­дач на очень боль­шие рас­сто­я­ния, то в этих про­во­дах долж­ны про­ис­хо­дить очень боль­шие по­те­ри энер­гии.

Спо­со­бы по­вы­ше­ния эф­фек­тив­но­сти элек­тро­стан­ции и по­ни­же­ния по­терь энер­гии об­су­дим на сле­ду­ю­щих уро­ках, по­свя­щен­ных элек­тро­маг­нит­ной ин­дук­ции.